CN205333238U - 一种结构紧凑的应变式六维力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构紧凑的应变式六维力传感器，包括底座弹性体、十字平行梁弹性体与若干应变计，十字平行梁弹性体的中间部分为用于施加作用力的加载台，底座弹性体具有一腔体，该腔体由周边的侧壁围绕形成，十字平行梁弹性体设于腔体内，且十字平行梁弹性体所指向的侧壁上均设有一通孔，通孔内设有一弹性薄片，十字平行梁弹性体的末端分别与对应的弹性薄片可拆卸的连接，应变计设于弹性薄片与十字平行梁弹性体上。本实用新型可以从结构上实现力的解耦，并减轻维间力的串扰问题，贴片结构选择合理，传感器输出精度高；整体结构紧凑，可以制作低高度、小体积、小量程的传感器；结构简单，加工方便，便于安装使用。

Description

一种结构紧凑的应变式六维力传感器

技术领域

本实用新型涉及力传感器领域，尤其是涉及一种测量空间六维力的应变式传感器。

背景技术

六维力传感器测力信息丰富，是一种能检测空间三个力分量和三个力矩分量的传感器。产品适用于自动化控制领域、机械手、机器人、自动化装配设备、科研院校受力分析等场合。常用的六维力传感器多数采用的是应变式传感器，应变式传感器具有精度高、重复性好、零点稳定等特点，目前已有一些应变式原理的六维力传感器，内部结构各不相同，如专利CN102095534A中公开了一种双十字梁结构的传感器，该传感器可以减轻由于浮动梁的存在带来的维间力的串扰问题，但十字梁与外环与紧固环之间有间隙，需要靠十字梁与外环之间的相对位移来获得足够大的灵敏度，而这种相对位移会产生摩擦分力而降低传感器的精度，而且双层结构比较浪费，不利于减小传感器整体高度。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种结构紧凑的应变式六维力传感器，可以从结构上实现力的解耦，并减轻维间力的串扰问题，贴片结构选择合理，传感器输出精度高；整体结构紧凑，可以制作低高度、小体积、小量程的传感器；结构简单，加工方便，便于安装使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种结构紧凑的应变式六维力传感器，包括底座弹性体、十字平行梁弹性体与若干应变计，十字平行梁弹性体的中间部分为用于施加作用力的加载台，底座弹性体具有一腔体，该腔体由周边的侧壁围绕形成，十字平行梁弹性体设于腔体内，且十字平行梁弹性体所指向的侧壁上均设有一通孔，通孔内设有一弹性薄片，十字平行梁弹性体的末端分别与对应的弹性薄片可拆卸的连接，应变计设于弹性薄片与十字平行梁弹性体上。

作为上述方案的进一步改进方式，弹性薄片的上下侧边与对应通孔的上下侧边之间具有横槽。

作为上述方案的进一步改进方式，弹性薄片的外表面低于对应侧壁的外表面以形成一凹腔，该凹腔内填充有密封胶。

作为上述方案的进一步改进方式，应变计贴于十字平行梁弹性体的上下表面。

作为上述方案的进一步改进方式，包括自弹性薄片向腔体内伸出的凸台，凸台上设有贯通该凸台与弹性薄片的过孔，十字平行梁弹性体的末端端面上设有螺纹孔。

作为上述方案的进一步改进方式，包括设于腔体四角的连接座，连接座上设有若干的螺纹孔。

作为上述方案的进一步改进方式，十字平行梁弹性体上设有贯通其左右侧面的通槽。

作为上述方案的进一步改进方式，加载台的中心设有螺纹孔或带键槽的通孔。

本实用新型的有益效果是：

可以从结构上实现力的解耦，并减轻维间力的串扰问题，贴片结构选择合理，传感器输出精度高；整体结构紧凑，可以制作低高度、小体积、小量程的传感器；结构简单，加工方便，便于安装使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的分解示意图；

图2是本实用新型底座弹性体的示意图；

图3是本实用新型十字平行梁弹性体的示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1至图3，示出了本实用新型一个实施例的相关示意图，其包括底座弹性体1、十字平行梁弹性体2、盖板3、电缆连接头4与若干应变计（未示出）。

底座弹性体1优选为矩形，其中间具有一腔体101，该腔体由周边的侧壁围绕形成，上、下端面通过盖板3封堵。十字平行梁弹性体2为经典平行梁结构，其中间部分为用于施加作用力的加载台，十字平行梁弹性体2设于腔体101内，其梁臂所指向的侧壁上均设有一通孔，通孔内设有一弹性薄片11，梁臂的末端分别与对应的弹性薄片11可拆卸的连接。

应变计设于弹性薄片11与十字平行梁弹性体2上，随着施力设备通过加载台向十字平行梁弹性体2施加作用力，十字平行梁弹性体2与弹性薄片11将产生变形，进而触发应变计，由于本实施例中变形由十字平行梁弹性体2与弹性薄片11共同产生，故可以有效的避免维间串扰的问题。

优选的，本实施例中共使用24片应变计，每四片应变计组成一个惠斯通桥路，每一个桥路分别对应一种力或者力矩的信号，然后由电缆连接头4以及电缆进行输出，优选的，每根电缆内部有八根线芯，从而实现传感器力和力矩信号的独立输出。

进一步的，应变计贴于十字平行梁弹性体2的上下表面。

优选的，弹性薄片11的上下侧边与对应通孔的上下侧边之间具有横槽102，即弹性薄片11仅通过左右两侧连接在底座弹性体1上，该横槽的设置可以增大弹性薄片11的形变，改善性能。

类似的，十字平行梁弹性体2上设有贯通其左右侧面的通槽22，其同样可以起到增大梁臂形变程度的作用。

优选的，弹性薄片11的外表面低于对应侧壁的外表面以形成一凹腔，该凹腔内填充有密封胶，用以保护设于弹性薄片11上的应变计。

作为梁臂与弹性薄片11连接的一个优选实施例，弹性薄片11的内侧面设有向腔体101内伸出的凸台12，凸台12上设有贯通该凸台与弹性薄片的过孔121，十字平行梁弹性体2的末端端面上设有螺纹孔21，将弹性体2上的螺纹孔与通孔121对正，然后拧入螺钉便可以实现二者的连接，因为底座弹性体1与十字平行梁弹性体2之间通过螺钉固结为一体，二者不存在相对位移，故也不会因为摩擦力而影响精度；同时底座弹性体1与十字平行梁弹性体2之间又可以拆分，故二者可以独立加工，从而极大的降低了传感器的加工难度。

底座弹性体1在腔体的四角设有连接座13，连接座13上设有若干的螺纹孔，包括用于安装传感器的螺纹孔131，以及实现底座弹性体1与封盖3连接的螺纹孔132。

此外，加载台的中心设有用于与施力设备连接的螺纹孔23，根据使用要求也可以采用带键槽的通孔。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种结构紧凑的应变式六维力传感器，包括底座弹性体、十字平行梁弹性体与若干应变计，所述十字平行梁弹性体的中间部分为用于施加作用力的加载台，其特征在于：所述底座弹性体具有一腔体，该腔体由周边的侧壁围绕形成，所述十字平行梁弹性体设于所述腔体内，且所述十字平行梁弹性体所指向的侧壁上均设有一通孔，通孔内设有一弹性薄片，所述十字平行梁弹性体的末端分别与对应的弹性薄片可拆卸的连接，所述应变计设于所述弹性薄片与所述十字平行梁弹性体上。

2.根据权利要求1所述的应变式六维力传感器，其特征在于：所述弹性薄片的上下侧边与对应通孔的上下侧边之间具有横槽。

3.根据权利要求1所述的应变式六维力传感器，其特征在于：所述弹性薄片的外表面低于对应侧壁的外表面以形成一凹腔，该凹腔内填充有密封胶。

4.根据权利要求1所述的应变式六维力传感器，其特征在于：所述应变计贴于所述十字平行梁弹性体的上下表面。

5.根据权利要求1所述的应变式六维力传感器，其特征在于：包括自所述弹性薄片上向所述腔体内伸出的凸台，所述凸台上设有贯通该凸台与弹性薄片的过孔，所述十字平行梁弹性体的末端端面上设有螺纹孔。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的应变式六维力传感器，其特征在于：包括设于所述腔体四角的连接座，所述连接座上设有若干的螺纹孔。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的应变式六维力传感器，其特征在于：所述十字平行梁弹性体上设有贯通其左右侧面的通槽。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的应变式六维力传感器，其特征在于：所述加载台的中心设有螺纹孔或带键槽的通孔。